JP2702187B2 - 硬さ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は硬さ測定装置に関し、より詳細には、たばこ
用フィルタ、紙巻きたばこや葉巻きたばこ等の種々の非
剛性体の硬さを測定する上で有用な硬さ測定装置に関す
る。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ 従来、比較的剛性が大きな剛性体の硬度は、一般にビ
ッカース硬度計等の種々の硬度計で測定されている。し
かしながら、上記硬度計をたばこ用フィルタ等の非剛性
体に適用すると、荷重の変動により非剛性体が大きく変
形し、測定値が大きくばらつき、正確な硬さを測定する
のが困難である。

一方、たばこ用フィルタやシガレット等の生産量は膨
大である。またこれらの製造時や、製品の出荷及び受入
に際しては、たばこ用フィルタ等の硬さに関して厳しい
品質管理が要求されているものの、上記のように、従来
の硬度計では非剛性体の硬さを精度よく迅速に測定する
のが困難である。

上記の点に鑑み、硬さ測定装置として、例えば、たば
こ用フィルタ等の非剛性体が収容される測定台と、該測
定台の側方に立設された支柱と、該支柱から上記測定台
の上部側方に延出する下部保持板及び上部保持板と、上
部保持板上に配されたモータと、該モータの軸に連結さ
れ、上部保持板から下部保持板の下部に延びる螺旋体
と、該螺旋体の先端部に形成された測定端子とを有し、
下部保持板と上部保持板との間に位置する螺旋体に荷重
用の分銅が取付られた装置が知られている。

上記の測定装置によると、モータの軸を回転させ、螺
旋体を上下方向に往復動させることにより、測定端子を
非剛性体に接触させて零点を測定し、分銅の荷重を掛け
て非剛性体を撓ませ、零点と撓み量から非剛性体の硬さ
を測定することができる。

しかしながら、上記の測定装置によると、測定端子の
上下動がモータの回転速度に依存するだけでなく、螺旋
体により回転運動を直線運動に変換しているため、移動
速度が小さく、測定に要する時間が長くなり、迅速に硬
さを測定することが困難である。一方、モータの回転数
を大きくして移動速度を大きくすると、測定端子を非剛
性体に接触させて零点を測定する際、測定端子の位置を
制御するのが困難であるため、零点、ひいては非剛性体
の硬さを精度よく測定することが困難である。

本発明の目的は、たばこ用フィルタ等の非剛性体の硬
さを精度よく迅速に測定できる硬さ測定装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明は、測定台の収容部に収容された非剛性体に、
測定台の上部側方で下部保持板と上部保持板とで上下方
向に摺動自在に保持されていると共に、保持部間に分銅
が配されたロッドにより、上記分銅による荷重を掛け、
撓み量から非剛性体の硬さを測定する装置であって、上
記保持部間にロッドと一体に取付られた上下ストッパ
と、該ストッパ間に摺動自在に配された分銅と、該分銅
を上下銅させる回転可能な偏心カムと、上記下部保持板
及び上部保持板のいずれか一方の側にロッドと一体に取
付けられたターゲット板と、下部保持板又は上部保持板
とターゲット板との対向箇所に設けられ、ロッドの上下
動に伴なう下部保持板又は上部保持板とターゲット板と
の距離を検出するセンサとを有する硬さ測定装置によ
り、上記課題を解決するものである。

以下に、本発明の硬さ測定装置の作用を、第２図及び
第３図に基づいて説明する。第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
はそれぞれ本発明の一実施例における概略側面図、第３
図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施例にお
ける概略正面図である。

本発明の硬さ測定装置には、ストッパ間で摺動自在な
分銅を上下銅させる回転可能な偏心カムが設けられてい
る。従って、第２図（Ａ）及び第３図（Ａ）に示される
ように、測定前後において、回転に伴ないカム（25）の
最大半径を示す周面が上方に移動すると、分銅（17）が
上方へ大きな速度で押し上げられ、上記分銅（17）が上
部ストッパ（16b）と接触し、上部ストッパ（16b）を上
方へ押し上げる。その際、ストッパ（16b）がロッド（1
5）と一体に取付られているためロッド（15）の先端部
に形成された測定端子（18）が上方へ移動する。

カム（25）が更に回転すると、分銅（17）が下方へ大
きな速度で移動した後、下方へ小さな速度で移動し、ロ
ッド（15）がフリーになった状態で、第２図（Ｂ）及び
第３図（Ｂ）に示されるように、ロッド（15）の先端部
に形成された測定端子（18）が非剛性体（１）と接触す
る。その際、下部保持板（12）のうち、ロッド（15）と
一体に取付けられたターゲット板（27）と対向する箇所
には、下部保持板（12）とターゲット板（27）との距離
を検出するセンサ（28）が設けられているので、該セン
サ（28）により、無荷重状態における下部保持板（12）
とターゲット板（27）との距離X0を測定することができ
る。

カム（25）が更に回転すると、分銅（17）が更に下方
へ移動し、第２図（Ｃ）及び第３図（Ｃ）に示されるよ
うに、分銅（17）の移動が下部ストッパ（16a）により
停止し、分銅（17）による荷重が非剛性体（１）に作用
し、非剛性体（１）が硬さに応じて撓む。従って、非剛
性体（１）に分銅（17）による荷重を所定時間掛けたと
き、前記センサ（28）により、非剛性体（１）が撓んだ
状態、すなわち硬さ測定時における下部保持板（12）と
ターゲット板（27）との距離X1を測定することができ、
非剛性体（１）の硬さＸ＝X0−X1を測定することができ
る。

上記サイクルを繰返すことにより、ロッド（15）の先
端部に形成された測定端子（18）が非剛性体（１）と接
触するまでの間や測定後は下方又は上方へのロッド（1
5）の移動を大きくすることができ、測定端子（18）が
非剛性体（１）の近傍に位置するときはロッド（15）の
移動度を小さくすることができる。

［実施例］ 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明す
る。

第１図は本発明の硬さ測定装置の一実施例を示す斜視
図であり、この例では非剛性体としてたばこ用フィルタ
（以下、フィルタプラグと称する）が使用されている。
フィルタプラグ（１）を収容する収容部（２）が配置さ
れた測定台（３）の側方には、該測定台（３）に対して
進退動する硬さ測定装置が基台（４）上に配置されてい
る。すなわち、基台（４）の両側部には溝（５）が形成
され、該溝（５）内には、移動台（６）の側壁から内方
へ折曲された折曲端部が滑動自在に配されている。この
移動台（６）の端部には支持側板（７）が立設されてい
る。支持側板（７）の両側には側板（8a）（8b）が設け
られ、支持側板（７）の上部には天板（９）が設けられ
ている。また支持側板（７）には、回転駆動源としての
モータ（10）の軸に連結され、前記測定台（３）の方向
に延びる螺旋体（11）が螺着されている。従って、上記
モータ（10）を回転させることにより螺旋体（11）によ
り回転運動を直線運動に変換し、移動台（６）を測定台
（３）に対して進退動させることができる。また移動台
（６）の進退動に伴ない、支持側板（７）、側板（8a）
（8b）及び天板（９）で形成される収容空間に、前記測
定台（３）が出入れされる。

なお、移動台の進退動は、回転運動を直線運動に変換
する螺旋体と、移動台を案内する案内棒や基台に形成さ
れた蟻溝と該蟻溝に適合し、移動台に形成された凸部等
とで構成された摺動又は滑動機構等により行なってもよ
い。

なお、上記のような進退動機構によれば、第４図
（Ａ）（Ｂ）に示されるように、移動ホルダ（Ｈ）等に
より収容部（２）にフィルタブラグ（１）を連続的に移
送してフィルタプラグ（１）の硬さを測定する場合、ホ
ルダ（Ｈ）等によるフィルタプラグ（１）の移送時には
測定装置を原位置に後退させ、フィルタプラグ（１）が
収容部（２）に収容された後、測定時には測定位置に前
進させることができる。従って、横方向、すなわち測定
装置の進退方向と直交する方向に移動するホルダ（Ｈ）
等でフィルタプラグ（１）を円滑に移送させ、連続的に
硬さを測定することができる。またフィルタプラグ
（１）の硬さを測定する位置がたばこの種類により異な
っていても、測定装置を進退動できるので、フィルタプ
ラグ（１）の種類に拘らず、適正な位置で硬さを測定す
ることができる。なお、フィルタプラグ（１）の種類に
応じた適正位置で硬さを測定する際、フィルタプラグ
（１）の種類に応じた進退度を制御部のROMに格納し、
該格納データとモータ（10）の回転速度とに基づいて制
御器により測定装置の進退動を制御すればよい。

なお、同一のフィルタプラグ（１）の硬さを測定する
場合、上記移動台の進退度は一定でよい。このような場
合、移動台の進退動は、クランク機構等により構成して
もよい。またフィルタプラグ（１）が上記移動ホルダ
（Ｈ）によらず転動等により移送される場合、上記移動
台は固定されていてもよい。

天板（９）には前記測定台（３）の方向に延出する下
部保持板（12）が取付られ、該下部保持板（12）の端部
には支持板（13）が立設され、該支持板（13）の上部に
は測定台（３）の方向に延出する上部保持板（14）が取
付られている。

また上記下部保持板（12）及び上部保持板（14）の延
出端部には、上下方向に摺動自在なロッド（15）が挿通
保持されており、このロッド（15）のうち下部保持板
（12）と上部保持板（14）との間に対応する箇所にはリ
ング状の上下ストッパ（16a）（16b）が固着され、この
ストッパ（16a）（16b）間には摺動自在なリング状分銅
（17）が環装されている。また上記ロッド（15）のうち
下部保持板（12）から下方に延びる先端部には前記収容
部（２）に収容されたフィルタプラグ（１）と接触する
測定端子（18）が形成されている。なお、上下ストッパ
（16a）（16b）は凸部等で形成されていてもよい。また
フィルタプラグ（１）の硬さを測定する場合、分銅（1
7）として、通常300gのものが使用され、測定端子（1
8）は、通常、直径12mmの円盤状に形成されている。上
記分銅（17）の重さ及び形状や測定端子（18）の形状及
び大きさは、非剛性体の種類等により適宜選択できる。

またロッド（15）の上端部には、アーム（19）が回動
可能に取付られ、このアーム（19）の途中部は、前記上
部保持板（14）の両端部に立設された立設部材（20）に
揺動自在に取付られた揺動部材（21）に挿通支持されて
おり、アーム（19）の端部には、前記分銅（17）の荷重
をフィルタプラグ（１）に掛けるため、ロッド（15）の
自重を相殺するおもり（22）が取付られている。従っ
て、フィルタプラグ（１）に分銅（17）のみによる荷重
を作用させることができる。

また支持板（13）の外方側部にはモータ（23）が配設
されていると共に、モータ（23）の軸には、前記分銅
（17）の下部に延び、先端部に偏心カム（25）が取付ら
れた回転軸（24）が連結されている。この偏心カム（2
5）の周面は前記分銅（17）の下面と当接している。従
って、上記モータ（23）で回転軸（24）を回転させるこ
とにより、カム（25）を介して前記ストッパ（16a）（1
6b）間で摺動自在な分銅（17）を上下動させることがで
きる。また前記のように、前記測定端子（18）がフィル
タプラグ（１）と接触するまでの間や測定後は下方又は
上方へのロッド（15）の移動を大きくすることができ、
測定端子（18）がフィルタプラグ（１）の近傍に位置す
るときはロッド（15）の移動度を小さくすることができ
る。なお、上記支持体（13）の両側部のうち、偏心カム
（25）の基礎円に対応する箇所と最大半径に対応する箇
所には、偏心カム（25）の回転位置を検出する２個のリ
ミットスイッチ（26）が配設されている。

そして、フィルタプラグ（１）に測定端子（18）を接
触させ、分銅（17）の荷重を掛けた時のフィルタプラグ
（１）の撓み量を測定するため、上記下部保持板（12）
の上方にはターゲット板（27）がロッド（15）と一体に
取付られており、このターゲット板（27）と対向する下
部保持板（12）には、上記ロッド（15）の上下動に伴な
い変動する下部保持板（12）とターゲット板（27）との
距離を検出する非接触式変位センサ（28）が設けられて
いる。なお、符号（29）は、ロッド（15）の上下動に随
伴して上下動するターゲット板（27）を案内するピンで
ある。またフィルタプラグの硬さは、通常、直径12mmの
測定端子（18）を介して300gの分銅（17）による荷重を
10秒間加えたときの撓み量を1/10mm単位で表わしてい
る。従って、フィルタプラグ（１）に測定端子（18）を
接触させたときの下部保持板（12）とターゲット板（2
7）との距離X0と、上記分銅（17）による荷重をフィル
タプラグ（２）に所定時間作用させたときの下部支持板
（12）とターゲット板（27）との距離X1とをセンサ（2
8）で検出し、センサ（28）により検出された距離X0及
びX1からフィルタプラグ（１）の硬さＸ＝X0−X1を測定
することができる。

その際、前記のように、偏心カム（25）の回転位置、
すなわちカム（25）のうち基礎円に対応する箇所や最大
半径に対応する箇所がリミットスイッチ（26）により検
出されるので、このリミットスイッチ（26）の検出信号
に基づいて、測定端子（18）がフィルタプラグ（１）に
接触しているか否か、荷重を掛け所定時間経過している
か否か、さらには測定終了前後か否かを判別でき、セン
サ（28）による検出時期を精度よく制御することができ
る。

なお、上記の硬さ測定装置において、ターゲット板
は、上記保持板の下方にロッドと一体に取付られていて
もよい。またセンサは、ターゲット板と下部保持板又は
上部保持板との対向箇所に受けられていればよい。さら
には、カムは上記形状のカムに限らず、回転運動を異な
る速度の直線運動に変換するものであればよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の硬さ測定装置によれば、ロッ
ドと一体に取付られた上下ストッパ間に摺動自在に配さ
れた分銅と、該分銅を上下動させる回転可能な偏心カム
と、下部保持板又は上部保持板とターゲット板と距離を
検出するセンサとを有するので、たばこ用フィルタ等の
非剛性体の硬さを精度よく迅速に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、 第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施例
における概略側面図、 第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施例
における概略正面図、 第４図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例である
進退動機構を示す概略側面図である。 （１）……フィルタプラグ、（２）……収容部、（３）
……測定台、（６）……移動台、（12）……下部保持
板、 （14）……上部保持板、（17）……分銅、（15）……ロ
ッド、（16a）（16b）……ストッパ、（25）……偏心カ
ム、 （27）……ターゲット板、（28）……センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井江 宏 大阪府堺市大美野165―３ (72)発明者 仲井 永一 大阪府堺市緑町１―10―３ (72)発明者 日笠 山学 大阪府堺市三宝町４―233 三宝ハウス (72)発明者 松田 彰久 大阪府大阪市平野区喜連１―１―51 (56)参考文献 特開 平１−172733（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−119744（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定台の収容部に収容された非剛性体に、
   測定台の上部側方で下部保持板と上部保持板とで上下方
   向に摺動自在に保持されていると共に、保持部間に分銅
   が配されたロッドにより、上記分銅による荷重を掛け、
   撓み量から非剛性体の硬さを測定する装置であって、上
   記保持部間にロッドと一体に取付られた上下ストッパ
   と、該ストッパ間に摺動自在に配された分銅と、該分銅
   を上下動させる回転可能な偏心カムと、上記下部保持板
   及び上部保持板のいずれか一方の側にロッドと一体に取
   付られたターゲット板と、下部保持板又は上部保持板と
   ターゲット板との対向箇所に設けられ、ロッドの上下動
   に伴なう下部保持板又は上部保持板とターゲット板との
   距離を検出するセンサとを有することを特徴とする硬さ
   測定装置。
2. 【請求項２】測定台に対して進退動可能である請求項１
   記載の硬さ測定装置。